2 курс / Нормальная физиология / Физиология Семенов Е.Н

281

Основным и наиболее активным минералокортикоидом является альдостерон. Он увеличивает реабсорбцию натрия в канальцах почек и поддерживает на должном уровне его содержание в плазме крови, лимфе и тканевой жидкости. Это приводит к задержке воды в организме и способствует повышению артериального давления. Усиливая выведение калия с мочой, альдостерон уменьшает содержание его в организме. При недостатке минералокортикоидов организм теряет такое количество натрия, что могут возникать изменения внутренней среды, приводящие к смер ти.

При перегревании организма, обуславливающем усиленное потоотделение, продукция альдостерона увеличивается. В результате этого уменьшается выведение с мочой натрия, чтобы компенсировать его потери, вызываемые потоотделением.

Клубочковая зона коры надпочечников при некоторых условиях мо жет в небольших количествах выделять дезоксикортикостерон, оказывающий аналогичное альдостерону действие. Наиболее важными регуляторами секреции альдостерона являются отношение натрия и калия в плазме крови и ангиотезин П. Увеличение отношения Na+/К+ задерживает, а его уменьшение - усиливает секрецию альдостерона. Ангиотезин II, усиливающий продукцию альдостерона, образуется в плазме крови под влиянием ренина. Секреция ренина увеличивается под влиянием уменьшения объема циркулирующей крови и снижения осмотического давления плазмы.

Глюкокортикоидами, продуцируемыми корой надпочечников, являются кортизол и кортикостерон. У человека значительно преобладает про-

дукция кортизола. Уровень секреции глюкокортикоидов регулируется поступлением в кровь гормона аденогипофиза кортикотропина. В свою очередь, секреция кортикотропина зависит от влияния кортиколиберина, продуцируемого нейросекреторными клетками промежуточного мозга. Так обеспечиваются участие центральной нервной системы в управлении секрецией глюкокортикоидов, а также быстрое изменение функциональной активности железы в соответствии с внешними условиями и характером

282

деятельности организма. В покое секреция кортикотропина угнетается высоким уровнем глюкокортикоидов в крови. Таким образом, по механизму обратной связи обеспечивается поддерживание нормального уровня глюкокортикоидов в крови.

Глюкокортикоиды называются адаптивными гормонами. При их недостатке затрудняется развитие адаптации и организм становится чувствительным к воздействию любых изменений внешней среды. Адаптивное значение глюкокортикоидов заключается во влиянии их на белковый и углевод-

ный обмен и в участии в механизме действия катехоламинов. В связи с по - следним целый ряд физиологических реакций можно осуществлять только при наличии достаточного количества глюкокортикоидов. Основным в механизме влияния глюкокортикоидов на белковый обмен является мобилизация ресурсов аминокислот и синтез целого ряда ферментов.

Глюкокортикоиды угнетают синтез белков во многих тканях, в том числе и в мышечной. Это ведет к смещению равновесия между синтезом и расщеплением тканевых белков в сторону переаминирования последнего. В лимфоидной ткани влияние глюкокортикоидов непосредственно катаболическое. Результатом будет увеличение фонда свободных аминокислот. Через синтез соответствующих ферментов глкжокортикоиды усиливают переаминирование аминокислот. Ферменты, синтез которых индуцируется глюкокортикоидами, участвуют не только в обмене аминокислот, но и в новообразовании глюкозы и гликогена. Поэтому под влиянием глюкокортикоидов запасы гликогена в печени увеличиваются.

Влиянием глюкокортикоидов является усиление работы ионных насосов, что имеет важное значение в предотвращении накопления натрия и воды в клетках. Глюкокортикоиды участвуют также в регуляции иммунологической активности, реакции воспаления и других защитных мерах организма.

Вместе с синтезом кортикостероидов в небольших количествах образу-

ются также стероиды, близкие по химическому составу и физиологическому действию к мужским или женским половым гормонам. Соответственно в ор-

283

ганизме мужчин находятся женские, а в организме женщин мужские половые гормоны. Соединения, близкие к мужским половым гормонам, составляют вместе с тестостероном (гормоном семенников) группу стероидов, общее на-

звание которых - андрогены. В большинстве случаев надпочечниковые андрогены сами по себе физиологически неактивные, но в периферических тканях они превращаются в активный тестостерон.

17.3 Половые железы. Половые железы осуществляют две функции.

Первая заключается в образовании половых клеток (в семенниках - сперматозоидов, в яичниках - яйцеклеток). Таким образом, гонадами обеспечивается размножение. Вторая функция состоит в выделении гормонов.

Мужской половой гормон тестостерон стимулирует развитие мужских половых органов и формирование вторичных половых признаков. От его содержания в крови зависит половая активность мужчин. Очень важно и второе физиологическое действие тестостерона - влияние на белковый обмен. Тестостерон усиливает синтез белков и способствует тем самым развитию гипертрофии скелетных мышц. У юношей мускулатура развивается интенсивнее лишь после полового созревания. Во время полового развития тестостерон оказывает специфическое действие на развитие быстрых мышечных волокон.

Образование женских половых гормонов и общая активность половых желез у женщин характеризуются цикличностью. Половой цикл (овариально -

менструальный) длится 27-28 дней. Его разделяют на четыре периода: 1) предовуляционный, или фолликулярный, 2) овуляционный, 3) послеовуляционный, или лютенизирующий, 4) период покоя (рис. 48). Предовуляционный период характеризуется увеличением фолликулов в яичнике. Один из них выступает над поверхностью яичника. Он содержит в себе яйцеклетку и в то же время выделяет гормоны - эстрогены, которые активируют развитие женских половых органов и вторичных половых признаков (в том числе

284

развитие молочных желез); влияют на половое поведение женщин, вызывают координированное сокращение труб и матки; усиливают синтез белков, в первую очередь в матке.

Рис. 48. Схема полового цикла у женщин на протяжении месяца.

Вверху: влияние гонадотропинов аденогипофиза. ФСГ - фолликулостимулирующий гормон, ЛГ - лютенизирующий гормон, Л - лютеотропный гормон. Римские цифры - состояние фолликулов и желтого тела: 1-П - дегенерирующее желтое тело, III и IV - созревание фолликула, V - овуляция, VI - максимальное развитие желтого тела. Арабские цифры - дни месяца. А-Б - развитие слизистой матки. Внизу: Э - уровень эстрогенов в крови, П -уровень прогестерона в крови.

По окончании стадии созревания фолликула происходит разрыв его оболочки и яйцеклетка поступает в просвет яйцевода. Данный процесс носит название овуляции (в норме это происходит через 12-14 дней от начала предыдущей менструации. Остатки фолликула превращаются в желтое тело.

Оно быстро увеличивается в размерах и становится новым органом внутренней секреции. Его гормоном является прогестерон. Он готовит слизистую оболочку матки к имплантации оплодотворенного яйца и способствует дальнейшему развитию плода и нормальному течению беременности, тормозя в период беременности овуляцию.

285

Если оплодотворения яйцеклетки не произошло, наступает послеовуляционный период. Желтое тело дегенерирует. В этом периоде в связи с убылью в крови гормонов яичника нарастают тонические сокращения матки, ве-

дущие к отторжению ее слизистой оболочки. Обрывки последней выходят вместе с кровью - происходит менструальное кровотечение. По окончании этого слизистая оболочка матки быстро регенерирует. После завершения послеовуляционного периода наступает период покоя, а за ним - новый предовуляционный период. Активность половых желез регулируется тремя

гонадотропными гормонами передней доли гипофиза - аденогипофиза: фоллитропином, лютропином и пролактином.

Фоллитропин активирует у женщин развитие и рост фолликулов, а у мужчин - сперматогенез в семенниках. Лютропин определяет у женщин наступление овуляции и образование желтого тела, а также синтез прогестеро -

на. У мужчин он стимулирует продукцию тестостерона. Пролактин обеспечивает продолжительное функционирование желтого тела и секрецию прогестерона. Он вызывает также лактацию и способствует пробуждению материнского инстинкта. Секреция эстрогенов фолликулом осуществляется под синергическим влиянием фоллитропина и лютропина.

17.4. Поджелудочная и щитовидная железа. Поджелудочная железа является и пищеварительной, и эндокринной железой. Эндокринная ткань составляет лишь 1% от веса всего органа. Она находится в железе в виде разных клеток. Бета-клетки выделяют гормон инсулин, альфа-клетки образуют гормон глюкагон.

Инсулин повышает проницаемость мембраны мышечных и жировых клеток для глюкозы, способствуя процессам ее утилизации. Инсулин также имеет важное значение в отложении запасов углеводов в печени в виде гликогена, что важно в восстановительном периоде после больших физических нагрузок. При снижении уровня инсулина в крови усиливается гликогенолиз в печени. Инсулин стимулирует образование жира, угнетает

286

мобилизацию его их жировых депо, способствует транспорту аминокислот и участвует в регуляции синтеза белков. Недостаточность инсулина в организме приводит к тяжелому патологическому состоянию (сахарной болезни, или диабету), которое характеризуется повышением содержания глюкозы в крови до 300-400 мг%.

Глюкагон является антагонистом инсулина. Он стимулирует расщепление гликогена в печени, а также жира в жировой ткани. Секреция инсулина и глюкагона зависит от содержания глюкозы в крови. Увеличение концентра-

ции глюкозы в крови повышает секрецию инсулина и подавляет секрецию глюкагона. Секреция инсулина регулируется также вегетативной нервной системой. Раздражение блуждающего нерва усиливает выделение инсулина. Раздражение симпатических волокон уменьшает его.

Щитовидная железа. Гормонами щитовидной железы являются

тироксин, трийодтиронин и кальцитонин. Тироксин и трийодтиронин действуют на обменные процессы качественно тождественно, различия лишь количественные. По-другому действует кальцитонин. Полноценная функция щитовидной железы возможна только при достаточном содержании йода в пище.

Тироксин имеет большое значение для общего развития и роста молодого организма. У взрослого человека важнейшее значение гормонов щитовидной железы заключается в регуляции интенсивности окислительных процессов, усиливающихся под влиянием тироксина и трийодтиронина. Поэтому активность щитовидной железы отражается на уровне основного обмена, который при недостаточности функции щитовидной железы уменьшается, а при патологической гиперфункции (например, при Базедовой болезни) увеличивается.

Тироксин усиливает влияние адреналина и симпатической нервной системы на обменные процессы и функции сердечно-сосудистой системы. Он повышает возбудимость ЦНС. Гормоны щитовидной железы играют также важную роль в индукции синтеза белков.

287

Третий гормон щитовидной железы, кальцитонин, имеет важное значение в регуляции обмена кальция. Основным действием кальцитонина является снижение уровня кальция в плазме крови за счет стимуляции его отложения в костную ткань.

(паращитовидные) железы человека (обычно их четыре) непосредственно прилегают к задней поверхности щитовидной железы. Гормоном околощитовидных желез является паратгормон. Он увеличивает содержание кальция в крови, воздействуя тем самым на возбудимость и лабильность нервно-мышечного аппарата и ЦНС, а также на многие секреторные процессы. Удаление паращитовидных желез приводит к клоническим судорогам, тетании и смерти. Паратгормон усиливает также выведение фосфата почками, регулирует содержание кальция в крови, которое изменяется в узких границах. Падение уровня кальция в крови усиливает активность околощитовидной железы и в результате увеличивается содержание паратгормона в крови. Повышение содержания кальция в крови, в свою очередь, приводит к угнетению продукции паратгормона и обуславливает усиленное образование кальцитонина.

Вилочковая железа. Гормон этой железы тимозин участвует в управлении иммунологическими реакциями, а также в реализации воздействия некоторых гормонов. Под влиянием различных сильнодействующих факторов и воздействием физических нагрузок вес вилочковой железы уменьшается. Предполагается, что, несмотря на уменьшение веса, активность тимуса в этих случаях увеличивается.

Эпифиз. Гормон эпифиза мелатонин угнетает развитие половых желез, предотвращая преждевременное половое развитие, участвует также в регуляции электролитного и углеводного обмена. Под влиянием света продукция мелатонина уменьшается. Цикличность активности эпифиза,

288

соответствующая смене периодов дня и ночи, представляет собой своеобразные «биологические часы» организма.

Гипофиз. Гипофиз содержит три доли - переднюю, промежуточную и заднюю. Передняя доля гипофиза, или аденогипофиз, с помощью тропных гормонов, регулирует активность коры надпочечников, половых желез и щитовидной железы. Кроме того, аденогипофиз выделяет соматотропин, или гормон роста. При недостаточной выработке этого гормона в раннем возрасте происходит задержка роста. При избыточной продукции этого гормона в детском возрасте развивается гигантизм (рост человека может достигать иногда даже 240-250см). Соматотропин действует на процессы роста непосредственно, а также через соматомедины, которые образуются в печени под влиянием соматотропина. Соматомедин-С стимулирует также перемещение глюкозы через клеточные мембраны подобно действию инсулина. Поэтому его называют инсулин-подобным фактором роста.

Соматотропин повышает синтез белков, способствует транспорту аминокислот в клетку, усиливает освобождение жирных кислот из жировой ткани и в определенных условиях угнетает использование углеводов тканями.

Факторами, стимулирующими или угнетающими продукцию и выделение тропных гормонов передней доли гипофиза, являются специфические нейрогормоны, выделяемые нейросекреторными клетками гипоталамуса. Нейрогормоны являются факторами, посредством которых ЦНС участвует в регуляции эндокринных желез.

В передней доле гипофиза, а также в ряде клеток ЦНС и некоторых других тканей образуются две группы нейропептидов - эндорфины и энкефалины. Они способны понижать болевую чувствительность, модулировать функции ЦНС, участвовать в регуляции некоторых функций и изменять психическую настройку. Эндорфин имеет важное значение в появлении чувства удовлетворения, радости и повышенного настроения (эйфории).

289

Промежуточная доля гипофиза продуцирует - меланотропин способствуя образованию коричневого пигмента, который обуславливает потемнение окраски кожи. Задняя доля гипофиза, или нейрогипофиз,

выделяет два нейрогормона. Один из них - вазопрессин - регулирует содержание воды в организме и объем жидкости в кровеносных сосудах.

Другой гормон задней доли гипофиза - окситоцин - способствует сокращению мускулатуры матки во время родов. Во время лактации он способствует отделению молока, повышая тонус гладких мышц соска.

17.6. Регуляция обмена веществ гормонами. Главный путь управления обменом веществ - изменение активности ферментов. Активность ферментов зависит от условий среды. Кроме этого важно присутствие коферментов. Во многих случаях в их роли выступают витамины.

Уровнями регуляции обменных процессов являются: 1) клеточная ав-

торегуляция; 2) гормональная регуляция; 3) нервная регуляция.

Клеточная авторегуляция основывается на противоположных влияниях субстратов (С) и продуктов (П) на ферменты, катализирующие биохимические реакции. Биохимические реакции составляют целостные целенаправленные системы, поэтому регулируется не каждая отдельная реакция через катализирующий ее фермент, а система (цепь или цикл) реакций в целом.

Основной целью авторегуляции является обеспечение постоянства биохимической среды внутри клеток, в частности - отношение между суб-

стратами и продуктами различных реакций. Однако клеточная авторегуляция не удовлетворяется, если необходима значительная мобилизация ресурсов организма. В частности, при выполнении спортивных упражнений или др у- гих форм напряженной мышечной работы необходимо продолжительное и интенсивное протекание биохимических реакций в одном направлении. Так,

пробегание 400-метровой дистанции с соревновательной скоростью возможно только тогда, когда гликогенолиз в мышцах не ингибируется по мере на-

290

копления лактата. Таким образом, для обеспечения достаточно эффективной мобилизации ресурсов необходимо вмешательство в клеточную авторегуляцию. Это становится возможным через гормональную и нервную регуляцию.

Гормональная регуляция осуществляется через двоякие воздействия на активность ферментов. Одни гормоны обуславливают изменения молекул фермента, превращающие менее активные формы фермента в активные, или наоборот. Другие гормоны оказывают непосредственное влияние на синтез и распад ферментов, изменяя тем самым количество молекул фермента. Благо -

даря обоим изменениям возможно поддержание биохимических реакций в одном направлении, несмотря на снижение содержания субстрата и накопление продукта. Важным фактором, регулирующим интенсивность образования и секреции гормонов, является характер регулируемых ими процессов. Как только изменения, вызываемые каким-либо гормоном, достигают определенной величины, образование и выделение этого гормона уменьшается. В ряде случаев увеличивается продукция другого гормона, регулирующего противоположно направленный процесс. Таким образом, высокие содержания в крови продуктов обменных процессов, образующихся под влиянием гормона, нередко подавляют активность соответствующей железы, а низкое содержание этих продуктов может быть стимулом активации ее деятельности (первый вариант механизма отрицательной обратной связи).

Щитовидная железа, кора надпочечников и половые железы регулируются тройными гормонами передней доли гипофиза. В этом взаимодейст-

вии важную роль играет основное влияние уровня гормонов щитовидной железы, коры надпочечников и половых желез на продукцию соответствующих тропных гормонов. Высокий уровень концентрации гормонов указанных желез в крови подавляет, а низкий уровень - усиливает секрецию тропных гормонов. Таким образом, гормональная регуляция также связана с механизмами, ограничивающими значительную мобилизацию ресурсов